Interdependente sozio-technische Modellierung zur Transformation des Mehrebenensystems der Energieversorgung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Rehtanz; Professor Dr. Johannes Weyer
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409620273

Das Gesamtvorhaben ist ein Paketantrag, bestehend aus drei einzelnen Sachbeihilfeanträgen, die sich gegenseitig ergänzen, um unterschiedliche Dimensionen der Transformation des Mehrebenensystems der Energieversorgung zu untersuchen und in ein gemeinsames, interdisziplinäres Modell zu integrieren. Der Begriff "Mehrebenensystem" umfasst zum einen die technischen Anlagen und Netzebenen der Nieder- bis zur Höchstspannung des elektrischen Systems mit den jeweiligen optionalen Kopplungen zu Gas- und Wärmenetzen; er umfasst zum anderen die sozialen Handlungsebenen im lokalen, regionalen und überregionalen Bereich mit einer Vielzahl kurz- und langfristiger Entscheidungen und Eigenschaften sowie Ressourcen von Einzelpersonen oder Institutionen, die vom Verbraucher (bzw. "Prosumer") über Industrieunternehmen bis hin zur Politik reichen.Der übergeordnete, gemeinsam verfolgte Ansatz des Forschungsprojektes besteht darin, die einzelnen Module des komplexen sozio-technischen Systems der Energieversorgung mittels Multi- Agenten-Ansätzen zu modellieren – und zwar derart, dass die dynamischen Interdependenzen und nichtlinearen Interaktionen innerhalb sowie zwischen den technischen und sozialen Modulen abgebildet, erfasst und analysiert werden können. Auf diese Weise sollen Aussagen über mögliche Szenarien und Pfade der Transformation des Energiesystems zu einem auf erneuerbaren Energien basierenden System getroffen werden und Ansatzpunkte für dessen Gestaltung und ggf. Optimierung identifiziert werden.Basierend auf einschlägigen Vorarbeiten der Antragsteller, die agentenbasierte Modelle und Simulationen sowohl im technischen als auch sozialen Bereich umfassen, soll hier ein gemeinsamer interdisziplinärer Modellansatz verfolgt werden, der die vielfältigen Interdependenzen abbildet.Die folgenden Forschungsfragen sind im Rahmen des hier beantragten Teilprojektes des Paketantrages zu klären:- Wie kann die Komplexität sehr großer Anzahlen dezentraler Akteure und Anlagen reduziert werden so dass Gesamtsystemsimulationen für ein Land durchgeführt werden können?- Wie verhalten sich die unterschiedlichen zeitlichen Horizonte zueinander, z.B. das stündlicheEinspeiseverhalten, die Netzauslastung sowie die langfristigen mehrjährigen Entscheidungsmechanismen?- Wie funktioniert das Zusammenspiel von Optimierungsstrategien der Agenten über die Zeitbereiche und Ebenen hinweg?- Was bewirken steuernde Eingriffe in das System, und wie sieht die Robustheit der Systemlösungen in unterschiedlichen Steuerungs-Regimes aus?- Wie wirken sich Investitionsanreize auf Verhaltensänderungen bezüglich längerfristiger Investitionen (PV-Anlagen / Speicher / Kraftwerke / ...) aus?- Wie sind politische Entscheidungen im Modell abzubilden, z.B. EEG-Förderung, Regionalisierung, Kraftwerksabgaben?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen